열이온화

표면 이온화 또는 접촉 이온화라고도 알려진 열 이온화는 뜨거운 표면에서 원자가 탈착되고 그 과정에서 이온화되는 물리적 과정입니다.

열 이온화는 단순한 이온원을 만들고 질량 분석 및 이온 ^[1]빔을 생성하는 데 사용됩니다.열 이온화는 많은 지질/^[2]핵 용도에 사용될 뿐만 아니라 원자량을 결정하는 데 광범위하게 사용되어 왔다.

물리

이온화 가능성은 필라멘트 온도, 필라멘트 기판의 작업 기능 및 원소의 이온화 에너지의 함수이다.

이는 Saha-Langmuir ^[3]방정식으로 요약된다.

${\displaystyle {n_{+}}{n_{0}}=snfrac {g_{+}}{g_{0}}\exp {\frac {W-\Delta E_{}I}}{kT}}{\Bigg}}}$

어디에

${\displaystyle \frac{n_{}}{}}$+ ${\displaystyle \frac{{n\mathrm{}}_{}}{}}$ 0$({$ =$$ 이온수 밀도와 중성수 밀도의 비율

${\displaystyle \frac{g_{}}{}}$+ ${\displaystyle \frac{{g\mathrm{}}_{}}{}}$ 0$({$ =$$ 이온(g_+) 및 중성(g_0) 상태의 통계적 가중치(중립성)

${\displaystyle W}$ $\$ $displaystyle$ W$$=$$ 표면의 작업 기능

$EI$$$$I}}$ =$$ 탈착원소의 이온화 에너지

${\displaystyle k}$ $\$ $displaystyle$ k$$=$$ 볼츠만의 상수

${\displaystyle T}$ $\$ $displaystyle$ T$$=$$ 표면 온도

작업기능이 낮은 표면에 대하여 전자 친화력 ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle E_{}}$ A$(\$ E_${A})$가 큰 원소에 대해서도 음이온화가 발생할 수 있다.

열이온화 질량 분석법

열이온화의 한 가지 응용 분야는 열이온화 질량분석(TIMS)입니다.열이온화 질량분석에서 화학적으로 정제된 물질을 필라멘트 위에 올려놓고 고온으로 가열하여 열 필라멘트를 열탈착(비등)할 때 물질의 일부를 이온화시킨다.필라멘트는 일반적으로 폭 1~2mm, 두께 0.1mm 정도의 평평한 금속 조각으로, 뒤집힌 U자 모양으로 구부려져 전류를 공급하는 2개의 접점에 부착됩니다.

이 방법은 샘플이 진공 상태에서 이온화되는 방사선 연대 측정에서 널리 사용됩니다.필라멘트에서 생성되는 이온은 이온 빔에 집중된 후 자기장을 통과하여 질량에 따라 분리됩니다.그런 다음 서로 다른 동위원소의 상대적 농도를 측정하여 동위원소 비율을 산출할 수 있다.

TIMS에 의해 이러한 동위원소 비율이 측정되면 열 필라멘트에 의해 방출되는 종에 따라 질량 의존적 분화가 발생한다.시료의 들뜸에 의해 분화가 이루어지므로 동위원소 비율을 ^[4]정확하게 측정하기 위해 보정해야 한다.

TIMS 방식에는 몇 가지 이점이 있습니다.심플한 디자인으로 다른 질량분석계보다 저렴하고 안정적인 이온 방출을 실현합니다.안정적인 전원 공급이 필요하며 스트론튬, 납 등 이온화 에너지가 낮은 종에 적합합니다.

이 방법의 단점은 열전리 시 최대 온도에서 발생합니다.고온 필라멘트는 2500°C 미만의 온도에 도달하여 오스뮴과 텅스텐과 같은 높은 이온화 에너지를 가진 종의 원자 이온을 생성할 수 없습니다.TIMS법은 대신 분자 이온을 발생시킬 수 있지만, MC-ICP-MS를 ^{[citation needed]}이용하면 이온화 에너지가 높은 종을 보다 효과적으로 분석할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• 랑뮤르-테일러 검출기
• 어빙 랭뮤어
• 메그나드 사하

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